CN108421989A - 并列双主轴双刀塔卧式数控车床与加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并列双主轴双刀塔卧式数控车床与加工方法，属于机械制造领域。本发明包括底座、正主轴系统、副主轴系统、Z轴系统、X轴系统、液压站、夹具，Z轴系统倾斜安装在底座上，正主轴系统和Z1轴装置均安装在底座的左侧，Z2轴装置和Z3轴装置均安装在底座的右侧，一号X轴系统安装在Z1轴装置上，二号X轴系统安装在Z2轴装置上，副主轴系统滑动安装在Z3轴装置上，X轴系统各安装有刀具装置，一个夹具安装在正主轴系统上，另一个夹具安装在副主轴系统上，液压站安装在底座的后侧，两个夹具均与液压站连接。本发明结构简单，设计合理，机床紧凑，易于实现自动化。

Description

并列双主轴双刀塔卧式数控车床与加工方法

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种数控车床，尤其涉及一种双主轴双刀塔的卧式数控车床及其加工方法。

背景技术

现有的加工车床大部分以单个主轴为主，在加工工件方面，只能加工单面，若需加工另一端，需要配合机械手与其他机床联机，占地面积大，物流复杂，自动化程度低，加工效率低。对于长轴类零件，需要使用顶针，当零件端面比较复杂或者不允许打中心孔时，顶针将无法使用。有鉴于此，在公布号为CN103639425A的专利文献中公开了一种卧式数控车床，包括床鞍、手轮操作箱、手轮操作箱放置座、伸直臂以及数控操作箱；手轮操作箱放置座固定安装于床鞍上，伸直臂的一端连接至手轮操作箱放置座、另一端连接至数控操作箱；数控操作箱用于控制数控车床的运行，包括编辑程序、启动并运行程序；伸直臂及手轮操作箱放置座内设置电连接数控操作箱及手轮操作箱的电路；手轮操作箱用于控制数控车床的进给主轴速度、进给速度调节；其特征在于：手轮操作箱能够分离的设置于手轮操作箱放置座上并与数控操作箱实现通信。上述对比文件存在单面加工，生产效率低，无法加工端面比较复杂的缺点。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种结构设计合理的并列双主轴双刀塔卧式数控车床及其加工方法，特别适合于对于长条形工件，且需要精准对中加工的产品，本发明所采用的技术方案如下：

一种并列双主轴双刀塔卧式数控车床，包括底座、正主轴系统、副主轴系统、Z轴系统、X轴系统、液压站、夹具和水箱；正主轴系统与副主轴系统相对设置，X轴系统为二个，分别为一号X轴系统和二号X轴系统，Z轴系统倾斜安装在底座上；

Z轴系统包括Z1轴装置、Z2轴装置和Z3轴装置，正主轴系统和Z1轴装置均安装在底座的左侧，Z2轴装置和Z3轴装置均安装在底座的右侧；副主轴系统滑动安装在Z3轴装置上；

一号X轴系统安装在Z1轴装置上，二号X轴系统安装在Z2轴装置上；一号X轴系统和二号X轴系统各安装有一个刀具装置；

夹具有二个，一个夹具安装在正主轴系统上，另一个夹具安装在副主轴系统上；

液压站安装在底座的后侧，夹具与液压站连接，底座上设置有排水口，水箱安装在底座的排水口的下方；

正主轴系统包括正主轴头座、正主轴电机、正主轴和正主轴皮带；正主轴头座和正主轴电机安装在底座上，正主轴转动安装在正主轴头座上，正主轴电机与正主轴通过正主轴皮带连接，一个夹具安装在正主轴的一端；

副主轴系统包括副主轴头座、副主轴电机、副主轴、副主轴皮带和副主轴头座承座；副主轴头座承座滑动安装在Z3轴装置上，副主轴头座固定在副主轴头座承座上，副主轴电机安装在副主轴头座的顶部，副主轴转动安装在副主轴头座上，副主轴电机与副主轴通过副主轴皮带连接，另一个夹具安装在副主轴的一端；

一号X轴系统和二号X轴系统结构相同，包括X轴装置、滑板和鞍座，X轴装置和滑板均安装在鞍座上，X轴装置与滑板连接，一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴装置上，二号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z2轴装置上，刀具装置安装在滑板上。

Z1轴装置包括Z1轴导轨、Z1轴电机和Z1轴螺杆；Z1轴电机安装在底座的左侧；Z1轴螺杆的一端与Z1轴电机连接，Z1轴螺杆的螺母与一号X轴系统的鞍座连接；

Z2轴装置包括Z2轴导轨、Z2轴电机和Z2轴螺杆；Z2轴电机安装在底座的右侧；Z2轴螺杆的一端与Z2轴电机连接，Z2轴螺杆的螺母与二号X轴系统的鞍座连接；Z3轴螺杆的一端与Z3轴电机连接，Z3轴螺杆的螺母与副主轴头座承座连接；

Z3轴装置包括Z3轴导轨、Z3轴电机和Z3轴螺杆；Z3轴电机安装在底座的右侧；

Z1轴导轨、Z2轴导轨和Z3轴导轨均倾斜安装在底座上；一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴导轨上，二号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z2轴导轨上，副主轴头座承座滑动安装在Z3轴导轨上。

X轴装置包括X轴导轨、X轴电机和X轴螺杆，X轴导轨和X轴电机均安装在鞍座上，滑板滑动安装在X轴导轨上，X轴螺杆的一端与X轴电机连接，X轴螺杆的螺母与滑板连接。

X轴装置还包括联轴器，联轴器包括Z1轴联轴器、Z2轴联轴器、Z3轴联轴器和X轴联轴器；Z1轴联轴器安装在Z1轴电机与Z1轴螺杆之间；Z2轴联轴器安装在Z2轴电机与Z2轴螺杆之间；Z3轴联轴器安装在Z3轴电机与Z3轴螺杆之间；X轴联轴器安装在X轴电机与X轴螺杆之间。

滑板与水平面之间呈45°夹角。

Z1轴导轨、Z2轴导轨、Z3轴导轨和X轴导轨均滚柱导轨。

正主轴头座和副主轴头座上均设置有用于散热棱条。

刀具装置为刀架或刀塔。

一种并列双主轴双刀塔卧式数控车床的加工方法，加工方法包括如下步骤；

第一步：将工件置于在与正主轴安装的夹具上；

第二步：通过Z3轴电机和Z3轴螺杆，使副主轴头座承座和副主轴头座沿Z3轴导轨滑动，同时使工件置于副主轴上安装的夹具8上；

第三步：通过液压站将夹具上的工件夹紧：

第四步：通过Z1轴电机和Z1轴螺杆，使安装在Z1轴导轨上的X轴系统沿Z1轴导轨滑动，通过Z2轴电机和Z2轴螺杆，使安装在Z2轴导轨上的X轴系统沿Z2轴导轨滑动；

第五步：通过X轴电机和X轴螺杆，使安装在X轴导轨上的滑板沿X轴导轨滑动，进而带动刀具装置移动，从而实现对工件的加工；第一步至第五步依次进行。

Z轴系统和X轴系统的最大进给速度均为24m/min。

相比现有技术，本发明具有以下优点：本发明具有双刀塔双夹具，可同时对长形工件进行加工，主轴系统固定在底座上，副主轴系统滑动安装在，通过Z3轴装置上，实现活动，使得主轴系统上的夹具和副主轴系统上的夹具位于同一水平线，保证加工精度；为了提高加工精度及自动化程度，副主轴系统安装在上面，同时一边设置有Z2轴装置和Z3轴装置，使得加工工作精度更高；

1、结构简单，设计合理，机床紧凑，易于实现自动化。

2、Z1轴导轨、Z2轴导轨、Z3轴导轨和X轴导轨均采用滚柱导轨结构，比一般滚珠导轨刚性提高30％以上，具有较快的进给速度。

3、正主轴头座和副主轴头座上均设置有用于散热棱条，能延长正主轴头座和副主轴头座的使用寿命。

4、滑板与水平面之间呈45°夹角，增大了底座的稳定性且易于排屑。

5、一次性通过两个夹具夹持住工件的两端，可以同时进行加工，大大缩短加工时间，而且避免了重复装夹引起的重复定位精度不准问题。

6、副主轴系统的移动可根据不同长度工件进行调节。

附图说明

图1是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的立体结构示意图；

图2是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的立体结构示意图；

图3是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的立体结构示意图；

图4是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的主视结构示意图；

图5是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的俯视结构示意图；

图6是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的左视结构示意图；

图7是本发明并列双主轴双刀塔卧式数控车床的右视结构示意图。

具体实施方式

以下详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅供说明具体结构，该结构的规模不受实施例的限制。

参见图1至图7所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

并列双主轴双刀塔卧式数控车床，包括底座1、正主轴系统2、副主轴系统3、Z轴系统4、两个X轴系统5、液压站6、夹具8和水箱9，正主轴系统2与副主轴系统3相对设置，两个X轴系统5分别为一号X轴系统55和二号X轴系统56，Z轴系统4倾斜安装在底座1上，Z轴系统4包括Z1轴装置41、Z2轴装置42和Z3轴装置43，正主轴系统2和Z1轴装置41均安装在底座1的左侧，Z2轴装置42和Z3轴装置43均安装在底座1的右侧，一号X轴系统55安装在Z1轴装置41上，二号X轴系统56安装在Z2轴装置42上，副主轴系统3滑动安装在Z3轴装置43上，一号X轴系统55上安装有一个刀具装置71，二号X轴系统56上安装有一个刀具装置72，一个夹具81安装在正主轴系统2上，另一个夹具82安装在副主轴系统3上，液压站6安装在底座1的后侧，夹具81和82均与液压站6连接，底座1上设置有排水口，水箱9安装在底座1的排水口的下方；正主轴系统2包括正主轴头座21、正主轴电机22、正主轴23和正主轴皮带24；副主轴系统3包括副主轴头座31、副主轴电机32、副主轴33、副主轴皮带34和副主轴头座承座35；正主轴头座21和正主轴电机22均安装在底座1上，正主轴23转动安装在正主轴头座21上，正主轴电机22与正主轴23通过正主轴皮带24连接，夹具81安装在正主轴23的一端，副主轴头座承座35滑动安装在Z3轴装置43上，副主轴头座31固定在副主轴头座承座35上，副主轴电机32安装在副主轴头座31的顶部，副主轴33转动安装在副主轴头座31上，副主轴电机32与副主轴33通过副主轴皮带34连接，夹具82安装在副主轴33的一端；一号X轴系统55和二号X轴系统56结构相同，包括X轴装置51、滑板52和鞍座53，X轴装置51和滑板52均安装在鞍座53上，X轴装置51与滑板52连接，一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴装置41上，二号X轴系统中的鞍座53滑动安装在Z2轴装置42上，刀具装置7安装在滑板上。

Z1轴装置41包括Z1轴导轨411、Z1轴电机412和Z1轴螺杆413，Z2轴装置42包括Z2轴导轨421、Z2轴电机422和Z2轴螺杆423，Z3轴装置43包括Z3轴导轨431、Z3轴电机432和Z3轴螺杆433，Z1轴导轨411、Z2轴导轨421和Z3轴导轨431均倾斜安装在底座1上，一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴导轨411上，二号X轴系统中的鞍座53滑动安装在Z2轴导轨421上，副主轴头座承座35滑动安装在Z3轴导轨431上，Z1轴电机412安装在底座1的左侧，Z2轴电机422和Z3轴电机432均安装在底座1的右侧，Z1轴螺杆413的一端与Z1轴电机412连接，Z1轴螺杆413的螺母与一号X轴系统的鞍座53连接，Z2轴螺杆423的一端与Z2轴电机422连接，Z2轴螺杆423的螺母与二号X轴系统的鞍座53连接，Z3轴螺杆433的一端与Z3轴电机432连接，Z3轴螺杆433的螺母与副主轴头座承座35连接。

X轴装置51包括X轴导轨511、X轴电机512和X轴螺杆513，X轴导轨511和X轴电机512均安装在鞍座53上，滑板52滑动安装在X轴导轨511上，X轴螺杆513的一端与X轴电机512连接，X轴螺杆513的螺母与滑板52连接。

X轴装置51还包括联轴器54，联轴器54包括Z1轴联轴器、Z2轴联轴器、Z3轴联轴器和X轴联轴器，Z1轴联轴器安装在Z1轴电机412与Z1轴螺杆413之间，Z2轴联轴器安装在Z2轴电机422与Z2轴螺杆423之间，Z3轴联轴器安装在Z3轴电机432与Z3轴螺杆433之间，X轴联轴器安装在X轴电机512与X轴螺杆513之间。

滑板52与水平面之间呈45°夹角。

Z1轴导轨411、Z2轴导轨421、Z3轴导轨431和X轴导轨511均为滚柱导轨。

正主轴头座21和副主轴头座31上均设置有用于散热棱条。

刀具装置7为刀架或刀塔。

使用并列双主轴双刀塔卧式数控车床的加工方法，加工方法包括如下步骤；

第一步：将工件置于在与正主轴23安装的夹具8上；

第二步：通过Z3轴电机432和Z3轴螺杆433，使副主轴头座承座35和副主轴头座31沿Z3轴导轨431滑动，同时使工件置于副主轴33上安装的夹具8上；

第三步：通过液压站6将夹具8上的工件夹紧：

第四步：通过Z1轴电机412和Z1轴螺杆413，使安装在Z1轴导轨411上的X轴系统5沿Z1轴导轨411滑动，通过Z2轴电机422和Z2轴螺杆423，使安装在Z2轴导轨421上的X轴系统5沿Z2轴导轨421滑动；

第五步：通过X轴电机512和X轴螺杆513，使安装在X轴导轨511上的滑板52沿X轴导轨511滑动，进而带动刀具装置7移动，从而实现对工件的加工；第一步至第五步依次进行。

Z轴系统4和X轴系统5的最大进给速度均为24m/min。

本实施例中的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，主要应用于航空航天、汽车零部件、医疗器配件、长轴类零件的加工。

本实施例中的Z1轴装置41和Z2轴装置42安装在同一直线上，Z2轴装置42和Z3轴装置43同方向安装。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：包括底座、正主轴系统、副主轴系统、Z轴系统、X轴系统、液压站、夹具和水箱；所述正主轴系统与所述副主轴系统相对设置，所述X轴系统为二个，分别为一号X轴系统和二号X轴系统，所述Z轴系统倾斜安装在所述底座上；

所述Z轴系统包括Z1轴装置、Z2轴装置和Z3轴装置，所述正主轴系统和Z1轴装置均安装在底座的左侧，所述Z2轴装置和Z3轴装置均安装在底座的右侧；所述副主轴系统滑动安装在Z3轴装置上；

所述一号X轴系统安装在Z1轴装置上，所述二号X轴系统安装在Z2轴装置上；一号X轴系统和二号X轴系统各安装有一个刀具装置；

所述夹具有二个，一个夹具安装在所述正主轴系统上，另一个夹具安装在所述副主轴系统上；

所述液压站安装在所述底座的后侧，所述夹具与液压站连接，所述底座上设置有排水口，所述水箱安装在底座的排水口的下方；

所述正主轴系统包括正主轴头座、正主轴电机、正主轴和正主轴皮带；所述正主轴头座和所述正主轴电机安装在底座上，所述正主轴转动安装在正主轴头座上，所述正主轴电机与正主轴通过正主轴皮带连接，所述一个夹具安装在正主轴的一端；

所述副主轴系统包括副主轴头座、副主轴电机、副主轴、副主轴皮带和副主轴头座承座；所述副主轴头座承座滑动安装在Z3轴装置上，所述副主轴头座固定在副主轴头座承座上，所述副主轴电机安装在副主轴头座的顶部，所述副主轴转动安装在副主轴头座上，所述副主轴电机与副主轴通过副主轴皮带连接，所述另一个夹具安装在副主轴的一端；

一号X轴系统和二号X轴系统结构相同，包括X轴装置、滑板和鞍座，所述X轴装置和滑板均安装在鞍座上，所述X轴装置与滑板连接，所述一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴装置上，所述二号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z2轴装置上，所述刀具装置安装在滑板上。

2.根据权利要求1所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：

所述Z1轴装置包括Z1轴导轨、Z1轴电机和Z1轴螺杆；所述Z1轴电机安装在所述底座的左侧；所述Z1轴螺杆的一端与Z1轴电机连接，Z1轴螺杆的螺母与一号X轴系统的鞍座连接；

所述Z2轴装置包括Z2轴导轨、Z2轴电机和Z2轴螺杆；所述Z2轴电机安装在底座的右侧；所述Z2轴螺杆的一端与Z2轴电机连接，Z2轴螺杆的螺母与二号X轴系统的鞍座连接；所述Z3轴螺杆的一端与Z3轴电机连接，Z3轴螺杆的螺母与副主轴头座承座连接；

所述Z3轴装置包括Z3轴导轨、Z3轴电机和Z3轴螺杆；所述Z3轴电机安装在底座的右侧；

所述Z1轴导轨、Z2轴导轨和Z3轴导轨均倾斜安装在所述底座上；所述一号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z1轴导轨上，所述二号X轴系统中的鞍座滑动安装在Z2轴导轨上，所述副主轴头座承座滑动安装在Z3轴导轨上。

3.根据权利要求1所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述X轴装置包括X轴导轨、X轴电机和X轴螺杆，所述X轴导轨和X轴电机均安装在鞍座上，所述滑板滑动安装在X轴导轨上，所述X轴螺杆的一端与X轴电机连接，X轴螺杆的螺母与滑板连接。

4.根据权利要求1或3所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述X轴装置还包括联轴器，所述联轴器包括Z1轴联轴器、Z2轴联轴器、Z3轴联轴器和X轴联轴器；所述Z1轴联轴器安装在Z1轴电机与Z1轴螺杆之间；所述Z2轴联轴器安装在Z2轴电机与Z2轴螺杆之间；所述Z3轴联轴器安装在Z3轴电机与Z3轴螺杆之间；所述X轴联轴器安装在X轴电机与X轴螺杆之间。

5.根据权利要求1所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述滑板与水平面之间呈45°夹角。

6.根据权利要求2所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述Z1轴导轨、Z2轴导轨、Z3轴导轨和X轴导轨均滚柱导轨。

7.根据权利要求1所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述正主轴头座和副主轴头座上均设置有用于散热棱条。

8.根据权利要求1所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床，其特征在于：所述刀具装置为刀架或刀塔。

9.一种并列双主轴双刀塔卧式数控车床的加工方法，其特征在于：加工方法包括如下步骤；

第一步：将工件置于在与正主轴安装的夹具上；

第二步：通过Z3轴电机和Z3轴螺杆，使副主轴头座承座和副主轴头座沿Z3轴导轨滑动，同时使工件置于副主轴上安装的夹具8上；

第三步：通过液压站将夹具上的工件夹紧：

第四步：通过Z1轴电机和Z1轴螺杆，使安装在Z1轴导轨上的X轴系统沿Z1轴导轨滑动，通过Z2轴电机和Z2轴螺杆，使安装在Z2轴导轨上的X轴系统沿Z2轴导轨滑动；

第五步：通过X轴电机和X轴螺杆，使安装在X轴导轨上的滑板沿X轴导轨滑动，进而带动刀具装置移动，从而实现对工件的加工；所述第一步至第五步依次进行。

10.根据权利要求9所述的并列双主轴双刀塔卧式数控车床的加工方法，其特征在于：所述Z轴系统和X轴系统的最大进给速度均为24m/min。